第5章狭义相对论力学基础课件.pptVIP

由洛沦兹变换： 注意：S系中的测量者必须同时去测量运动棒的 两个端点的坐标。 他测得此棒的长度 l =？ 必然有 l = x2 - x1 ＜ l0 (l…动长, l0…静长) 静长是最长的！ 这说明动长总是小于静长,这称为运动长度收缩效应。 注意: 不是运动棒的结构变了, 关键是同时的相对性。 注意：只有沿物体运动方向的长度发生收缩，垂直运动方向的长度不发生收缩！长度收缩效应纯粹是一种相对论效应，并不是运动棒的结构发生了改变。与棒一起运动的观测者感受不到棒的变短。当运动速度接近光速时，效应更显著！ 这又回到了牛顿的绝对空间。 P158例5.4 运 动 的 钟 走 得 慢 三 . 时间膨胀 (亦称运动的时钟变慢） 定义：在相对于过程发生的地点为静止的参照系中测得的时间间隔为“固有时间 ”，其它运动参照系中测得的时间间隔为 设某两个事件，在S 系和S’系中测得的时空坐标分别为 假定在S系中观测，两事件发生在同一地点即： 所经历的时间间隔为： 那么S’系中时间间隔 据洛沦兹变换： 用钟走的快慢来说:观察者把相对于他运动的钟和自己的一系列静止的钟对比,发现那只运动的钟慢了。 ……这称为时间膨胀(钟慢效应) 则： 因为 u c , 所以 ，即固有时间是最短的！ 原时----在某惯性系中发生于同一地点的两事件的时间间隔称为原时 反映运动参考系中时间节奏的一切物理过程、化学过程、生物过程……都变慢了。 注意:运动（走慢）的钟和静止的钟完全是结构一样的钟。 “走慢”是运动参考系中的时间节奏变慢了。 而 在 这 运动参考系中的 人毫无察觉、认为一切正常！（各个惯性系都是平权的） 决不可能 出现这种情况 ! 钟慢效应或时间膨胀，完全是时间本身与参考系的运动有关的一种客观性质。 实际上到底有没有时间延缓效应？ 时间延缓早已被高能粒子的许多实验所证实。 我们设想:某人在 u = 0.998c的高速宇宙飞船中渡过了一天（他是在惯性系中,并没有感到什么不舒服） 那么用地面惯性系中的一系列钟来测量,同样道理,一定会发现他经历了16天！ 孪生子“（佯谬）”效应: 哥哥坐高速飞船，回来时会比弟弟年轻？？ 古谚语“天上方一日，地上已七年” * 狭义相对论基础 （Special Relativity） 第五章 狭义相对论 （Special Relativity） 牛顿力学：宏观……微观（量子力学） 低速……高速（相对论） ……狭义：惯性系，时空与运动 ……广义：非惯性系，时空与引力 学习方法： 不要抱住老的时空观念不放， 应该与时俱进，建立新观念。 相对论力学： 相对论由爱因斯坦（Albert Einstein）创立，它包括了两大部分： 狭义相对论（Special Relativity）（1905） 揭示了时间、空间与运动的关系。 揭示了时间、空间与引力的关系。 重点是狭义相对论的时空观。 广义相对论（general relativity） （1915-1916） §5.1 力学相对性原理 伽利略变换 一切力学规律在不同的惯性系中都有相同的形式。 ……称为力学相对性原理 (或伽利略相对性原理) 这最早由伽利略从实验上提出来。 力学相对性原理来源于牛顿的时空观： 时间和空间的测量不依顿于惯性参考系而不同。 具有完全相同的时间间隔，与参考系无关； 一、力学的相对性原理 二、伽利略变换 y z x O . P(x , y , z , t ) O? 与 O 重合，则p点： （1）坐标变换：由时空间隔的绝对性，有： — 伽利略变换 (Galilean transformation) （2）速度变换：将伽利略变换式双方对时间求导，得： — 伽利略速度变换 （3）加速度变换： 这表明伽利略变换和力学相对性原理是一致的 牛顿力学中力和质量都与参考系的选择无关 三、经典力学在伽利略变换下的不变性 所以在不同惯性系中 的形式不变。 四、经典力学的时空观 在S’系: 所以, 在S系: （2）经典力学的动力学特点： 质量不随时间变化； 力学相对性原理。 时间、空间、质量都与惯性参照系的相对运动无关 以上观点有其局限性…… （1）经典力学的运动学特点 时间和空间是绝对的； 伽利略变换。 爱因斯坦说：“相对论的兴起是由于实际需要，是由于旧理论中的矛盾非常严重和深刻，而看来旧理论对这些矛盾已经没法避免了。” 下面摆一摆这些严重而深刻的矛盾。 §5.2 狭义相对论的基本原理 一、牛顿力学的困难 人们认为牛顿力学的绝对时空观